article - Structure and Environment

MAGDALENA WOJNOWSKA-HECIAK1
Kielce University of Technology
ANNA JANUS2
Warsaw University of Life Sciences
1
2
e-mail: [email protected]
e-mail: [email protected]
LANDSCAPE SOLUTIONS FOR SMALL RETENTION
Abstract
The article presents landscape solutions for natural water retention named in Poland ‘small water retention’. The paper
covers examples of neighbourhood scale interventions, which use natural environmental factors to optimize the stormwater
storage capacity. They fit into the mainstream of natural ecosystem and landscape-oriented ways that influence and
change microclimate of a particular area.
Keywords: small retention, natural water retention measures, neighborhood
1. Introduction
Poland, sometimes called ”Egypt of Europe”, fully
deserves this title, as the characteristics of an average
annual rainfall puts it on a par with the driest regions
of Europe. Almost 20% of Polish territory has a yearly
rainfall less than 500 mm and average precipitation
600 mm. For comparison average precipitation in
Germany is 700 mm, in Austria 1110 mm, in Sweden
624 mm [1, 2]. In addition, the phenomenon of
water deficit in Poland has increased as a result of
inadequate water management in rural areas1 and
liquidation of midfield reservoirs and woodlots. The
use of small water retention solutions should be the
concern of the authorities and individuals as the
possibilities of implementation vary in their scale [3].
However, Polish policy in water management seems
to be at very beginning of its development, whereas
western and northern European countries successfully
implement eco-friendly landscape solutions for small
retention more and more often.
2. Definitions
Small retention program in Poland was initiated
in 1995 and ultimately intended for implementation
by 2015. In Poland, at least since the 60s of the last
century the expression ”small retention” has been
1
By creating large monoculture farms type PGR (state collective
farm).
40
used. However, it is not known in other countries.
The activities under the slogan ”increasing natural
retention” completely fall within the definition of
small retention [4]. On the basis of the Agreement
of December 21, 1995 by and between the Minister
of Agriculture and Food Economy and the Ministry
of Environmental Protection, Natural Resources and
Forestry on cooperation in the field of small retention
assumed that small retention covers the size limit of
small water reservoirs equal to 5 million m3. Above
this value, there is ”large retention” [5].
Mioduszewski defined landscape water retention
(in habitat), mainly as a system and a method
of water retention in rural areas, shaping the
appropriate structure of land use by: 1) arable fields,
pastures, forests, ecological, ponds arrangement
2) Afforestation, creating protective belts of trees,
shrubs, creating furrows and terraces, 3) Increasing
the area of wetlands, peat bogs, swamps [6]. British
literature broadly defines concept of Natural Water
Retention Measures (NWRM) as means aimed at
protecting the natural water retention capacity by
restoring characteristics of natural wetlands, rivers,
floodplains and improving soil retention capabilities
and supplying groundwater resources [7]. The
European Commission and Vaughn describes [8]
NWTM as intervention techniques related to aquatic
ecosystems, recreating the nature adaptability. The
LANDSCAPE SOLUTIONS FOR SMALL RETENTION
main task in the context of water management is
the control of water runoff so that the hydrological
extreme events such as floods, droughts, desertification
are minimized by increasing retention capabilities
of the areas. There are two groups of measures:
1) the restoration/reconstruction of the ecosystem (eg.
rivers, wetlands) and 2) solutions based on the change
of land use/land management (for agriculture, forestry).
In the urban scale NWRM are realized in the form
of Continuous Cover Forestry (CCF) – 3 national
networks in the north and west Cumbria (county in
England); riparian forests – The Caledonian Forest
in Scotland, afforestation of hilly and mountainous
areas with catchment tanks in the Mediterranean
regions – Sierra Espuna and experimental restoration
of the forest ”El Picarcho” in Murcia, Spain, buffer
belts – the Venetian lagoon and riparian belt in Italy,
traditions of planting particular plants – the use of
plants with deep root system, crop rotation, stripgrowing, intercropping, early sowing meadows
– meadows in Durham, Weald meadows project,
traditional terracing – in a dry Mediterranean climate,
traditional agricultural landscape – Catalonia, the
town of Cadaques – vineyards, plantations of olive
trees, cork oak, green waterways (Grassed Water
Ways GWWs) – an experimental farm located 40
kilometers north of Munich, limited cultivation/pre
plowing – several northern regions of China, hedges
and beetle banks (approx. 2 meter wide strip planted
with grass or perennials that cuts large fields),
Sustainable drainage system SUDS – a number of
examples from the database susDrain, wetlands –
Neusiedl in Austria, Norfolk and Suffolk Broads,
UK, floodplains – the Val de Charente in south-west
France, bogs – Humberhead Peatlands in England,
swimming pools and lakes in the catchment at
the confluence of the rivers – Kaiserstuhl, remeandering, restore movement and temporary
tributaries of the rivers and riverbeds, rivers’
renaturization, reconnecting rivers – re-meandering
stream Merdereau Sorigny, France, Bear Brook and
River Cole in England, polders – Traeth Mawr and
Sunk Islands in the UK, the natural stabilization of
the edges – the river Ebro – Spain, the Danube in
Austria, the river Piavre in Italy [7].
Water circulation in the environment takes place
to a large extent by natural retention and absorbent
reservoirs. They are not only large bodies of water, but
also the vast expanses of forests and wetlands. Plants
slow down and limit the runoff, absorbing moisture
from the soil, making it easier to infiltrate and supply
groundwater reservoirs or evaporating water back
into the atmosphere. Water balance therefore depends
to a large extent on the land cover. Forests play an
important role in the retention process, particularly
their water absorptiveness is appreciated after many
centuries of urbanization and deforestation and drying
areas for agricultural purposes. Rain water that fell
on the forest land is retained until maximum possible
soil absorption, and only after it infiltrates into deeper
levels. The outflow of the subsurface is therefore
slowed down, which stabilizes the water level in the
river catchment [9]. Another important feature that
forest have, is soil-protecting property in the context
of the protection against water erosion.
3. Purpose
The issue of environmental friendly rainwater
management, especially landscape projects is still not
fully explored. The work aims to present the original,
tailored for each location landscape solutions that can
serve as inspiration for further research.
4. Tools
There are certain tools that play a crucial role in ecowater management. Plants with a deep root system
have the ability to store water and survive periods
of drought and supply water to plants that grow
around them. As a good example may serve Ensete
ventricosum (Ethiopian banana) – Energy plant with a
fibrous structure. The plant stores CO2 as well. Studies
have shown that the root system is capable of storing
five times more CO2 than previously believed [10].
A special group of plants supporting the circulation
of water in nature are marsh plants, which can
transpire on average three times more water than it
could be evaporated from the gravel surface. Wetland
plant communities, contributing to the natural
reservoirs affect hydrological conditions of the
development and the climate of a given area. They
have a beneficial effect on the quality of water: its
treatment and purification [11].
Vegetation improves water circulation depending
on the particular plants’ absorptive properties,
mainly hydrophytes and macrophytes, adapted to
living in aquatic environments. It is also important
to mention that transpiration depends on the size of
and the age of plants, and thus its construction. Plants
with narrow, thin leaves have a relative reduced
transpiration contrary to the broad-leaved. The rate
of water transpiration is also conditioned by the
color of the plant – leaves with silvery raid reflect
the sun's rays, which greatly reduces the evaporation
41
Magdalena Wojnowska-Heciak, Anna Janus
process. Plants heavily transpiring fully utilize
the excess of the rainwater, thus contributing to
increasing atmospheric humidity. It is estimated that
approx. 10% atmospheric moisture comes from the
transpiration process, which confirms the significant
participation in the hydrological cycle [12].
Also relevant are plants with phytoremediating2
properties. Rainwater from roofs and pavements
and squares, which do not require treatment using
technical equipment, carries a load of pollutants,
coming largely from the air. Natural filter for them
can be soil, however with support for the purification
process performed by the vegetation. It is desirable
as it enhances the quality of the water before it is
introduced to further circulation or re-use by man.
Biological treatment is a specific property of wetland
ecosystems which through physical, chemical and
biological decomposition of the polluting substances
into simple, easily assimilated by plants compounds
(approx. 10-15%). Another aspect of the decomposition
process are micro-organisms (responsible for the
cleaning process). Some species have the ability
to download a heavy metal from the substrate and
incorporate them into plant fabric. Biological treatment
can be implemented using Common reed (Phragmites
communis). Reed areas act as the sewage receiver and
rainwater storage reservoirs.
Another element that could play a crucial role in
shaping water conditions is a stone/gravel arrangement
on the surface. An internationally renowned expert in
Austrian agriculture Sepp Holzer [13] uses the stones
to stop the water in the soil and create a positive
microclimate for the fruit trees. He states that the use
of stones can help plants survive in not indigenous for
them environment. He arranges large stones around
the trees so that they capture heat and give them
back later to the plants. Arranging stones in such
a way brings a cooling effect, retains moisture and
causes water condensation, which acts as a natural
drip irrigation system. The soil under stones stays
moist and is inhabited by many species of insects and
worms. The rocks located next to the plant help the
plants to adjust the changing temperature [10].
2
Phytoremediation
describes the treatment of environmental
problems (bioremediation) through the use of plants that mitigate the environmental problem without the need to excavate
the contaminant material and dispose of it elsewhere. Phytoremediation is a cost-effective plant-based approach to remediation that takes advantage of the ability of plants to concentrate
elements and compounds from the environment and to metabolize various molecules in their tissues. Toxic heavy metals and
organic pollutants are the major targets for phytoremediation.
42
Hugelkultur in German, literally understood as a
mound culture could serve as well as an eco-friendly
way to keep soil moist. It is being constructed with
leaking mounds made of the logs or other wood residues
and backfilled with soil and after that planted. As the
wood placed underground decomposes and valuable
nutrients appear in the soil. The decomposing wood
acts like a sponge, absorbing quickly rainwater, and
then slowly conveying the water into the soil. Plants
grown in this way do not require additional watering
[10]. Particularly good crops gives the cultivation of
cucumbers and squash on a slightly raised flowerbeds
made in accordance with this technique [14].
Techniques for increasing the water retention
capacity of rural areas characterized by a low level of
intervention like woodlots – trees and shrubs located
mid-field play a number of important functions,
among others, windbreaks and water retention,
which results in increased crops. It is estimated that
the presence of trees in the rural aeas increase cereal
crops an average of 5-20%, sugar beet by 5-10%
and potatoes by up to 20% [14]. Hedges in the UK
often planted along the borders of the plot reduce
the outflow of water [9] and beetle banks – grassy
belts field, usually built in September, are particularly
vulnerable to spills of pesticides, are home to many
insects, birds (lark bunting) and small mammals in
rural areas [16], minimize water runoff, soil erosion,
reduce pollution and increase the biodiversity of the
landscape [10].
5. Case study
Chosen case studies should serve as an illustration of
the process of rainfall harvesting in the neighborhood.
Each example, although comes from different country,
proves a serious attitude of the investor to the water
management problem.
5.1. Housing Arkadien Winnenden in Stuttgart – Germany
Housing Arkadien Winnenden located on the
outskirts Stuttgart is an example of the brownfield
revitalization in accordance with the principles of
sustainable development and combating climate
change. Atelier Dreiseitl, in collaboration with a
group of architects have designed an eco-friendly
living space for relaxation and recreation. It is an
residential neighborhood that has allocated large
amounts of public space, while at the same time
granting each lot with its own amount of private space.
Housing is characterized by dense buildings and an
extensive water system. The buildings are energy
efficient and made of eco-friendly materials. Some
LANDSCAPE SOLUTIONS FOR SMALL RETENTION
of the building are covered by the green roofs,
others have solar panels. Vehicular traffic has been
reduced to a minimum, and standard parking spaces
are covered with grass. Comparatively narrow streets
support an integrated circulation system. Cars,
pedestrians, and cyclists all share equal access to the
spaces of passage and movement, though to protect
pedestrians the spaces have made to feel easier to
traverse on foot and appear as a pedestrian space.
Most of the pavement for the pedestrian made with
permeable materials while minimizing runoff. It is
mainly 3 story buildings situated closely together to
maintain a density that adds vibrancy and life to the
young community. In the centre of the area there is
a water reservoir. Recreation facilities are located on
the outskirts of the stream. There have been used few
solutions of the rainwater management like: green
roofs, ponds, absorbing bumps, filtration basins. In
the case of high water the green part of the area is used
for retention. Rainwater is stored in pools created in
the meadow reservoirs, and from there flows into the
restored streams. In dry times, these areas are used
as recreation areas and playgrounds for children.
Applied water management solutions, as well as
permeable surfaces significantly minimize the runoff
and the risk of local flooding. They reduce the amount
of water discharged to the sewer system as well as
a significantly improve quality of discharged water.
The lake in the center of Arkadien Winnenden serves
as rainwater detention basin, capturing and filtering
rain water in a stepped system, before overflowing
to a flood meadow and slow releasing to the adjacent
ecologically restored stream. The use of permeable
pavers and ”structural bearing soil substrate for
garden-like parking spaces” reduced impermeable
surfaces in the development from 95 percent to 30
percent of its overall area, further reducing flood risk,
a major problem in the Stuttgart area.
Rainwater is kept on the surface where it can be
seen, and easily maintained. All streetscapes and park
spaces are multifunctional and integrated. Park areas
are designed to receive water with all its dynamics
and variability, such as ephemeral ponds, swales with
soft, swung contours that are play areas when dry and
flood retention areas during heavy downpours. The
park area next to the river has been defined as a new
maximum 1000 year flood zone; a dry stone wall
defines the change in levels which keeps the housing
and residents safe. It was important to the designers
that the neighborhood fit as seamlessly as possible
into the existing ecosystem. This was partially
manifested in the use of local and naturally occurring
vegetation being exclusively used. An emphasis was
put on vegetation supporting bee and bird populations,
attempting to actually improve conditions for these
species in Winnenden [17].
Fig. 1. Arkadien neighborhood plan [18]
5.2. Housing Bo01, Malmö – Sweden
It was designed by a team of architects and developers
under the guidance of the City of Malmö (approx. 80
large and small companies). It covers area: 25 ha (160
ha on the West Coast) and was realized through the
period of 2001-2006. Basic assumptions of this a new
investment cover sustainable buildings, functioning
on the basis of ecological materials and technologies,
recycling of recycled materials and renewable energy
sources. One of the principles of environmentally
conscious strategies is water management. Annual
rainfall occurring in this part of Sweden reaches the
700-800 mm.
The concept of water management is based primarily
on reducing storm water surface runoff and thereby
relieving sewage treatment plants. The rainwater
is absorbed by the numerous existing "green roofs,
43
Magdalena Wojnowska-Heciak, Anna Janus
which also forms recreational space for residents.
Common critical issues such as channel flooding and
downstream erosion are not relevant to Bo01 because
it sits on the edge of the Oresund Strait. However,
drainage of water away from the buildings and the
quality of water entering the Strait were implemented
in such a way to make the gravity flow system
possible, the area between the Strait and the saltwater
canal was raised. This was possible since the land
and interior water bodies are artificial remnants of the
industrial operations and could be configured by the
redevelopment project without much environmental
detriment. Green roofs, water detention in courtyard
ponds, and infiltration through gravel and other
pervious paving initiates the stormwater system [19].
Around the neighborhood there are numerous small
and larger retention areas in the form of land or
water tanks, filled aquatic vegetation. This is of great
importance for improving the climate settlements,
and the impact on the water resources of the area. The
typical gravel infiltration bed and that the street side of
the runnel is lower than the building side. The grating
and bridging provides access, safety, and extra detail.
The black corrugated paving is a texture cue for the
visually impaired. The multiple adjacent paving and
drainage materials are similar to patterns in Japanese
Zen gardens, such as Ryoanji. The western half
includes the broad Dania Park and ample infiltration
areas. The granite blocks serve as visual markers to
improve safety near the runnels. Stormwater is directed
to small, vegetated basins for infiltration and water
quality improvement before discharge. Some of these
basins are within the interior courtyards while others
receive water at the edge of the saltwater. The materials
and detailing make features of the stormwater system
components whose function is evident even in the
dry season. Although all of the stormwater runoff
is managed by the surface facilities, the percentage
that receives treatment in the vegetated areas and the
amount that overflows into the receiving waters during
storms without treatment is unknown.
The landscape effect is build by the main reservoir
that lies outside compact buildings, although extends
along the entire foundation, parallel to the quay on
the other side settlements. It was planted with aquatic
plants, with interesting outdoor features in the form
of bridges, platforms, benches and sculptures - which
emphasize the aesthetic nature of the landscape.
Channels, leading rainwater into the pond, have a
decorative character [12]. One would expect 5-7%
of the project area to be dedicated to stormwater
44
treatment landscapes in order to achieve significant
water quality improvement. However, Bo01 has a much
higher percentage of green space. The stormwater
is conveyed by the open drainage system to vaults
along the saltwater canal where much of the water
quality treatment occurs. The stormwater is pumped
from the vaults to one of several treatment basins and
water features within the courtyards. Therefore, the
stormwater receives continuous treatment and serves
as an ever-present aesthetic and environmental feature
of the development features, as is the open drainage
network. In fact, the surveys demonstrate a willingness
to pay more for an open system than a closed one. It
should be noted that Bo01 dedicates very little space
to parking (0.7 spaces per unit) and roads, which are
a primary source of highly contaminated stormwater
runoff requiring extensive water quality treatment.
Therefore, the runoff from this pedestrian centric
district is less highly contaminated than one would
expect from mixed-use districts in the United States
with extensive parking and vehicular streets [19].
Fig. 2. Housing Bo01 plan [20]
LANDSCAPE SOLUTIONS FOR SMALL RETENTION
6. Discussion and conclusions
The examples show a tendency to return to nature
to increase the possibility of water retention and
restore natural ecosystems. Landscape techniques
are often realized together with: hydrological, social
and economic problems within the site. Often they
require cooperation between the residents and local
authorities, and fund raising for investments. The
designer is therefore the coordinator over the whole
process from design to implementation.
Environmental management practices for natural
rainwater harvesting more and more influence the
city landscape. Landscape sensitive solutions in
addition to their decorative function at the same time
serve as devices to distribute, collect or infiltrate
rainwater. They enrich the landscape of contemporary
neighborhoods and contribute indirectly to improving
diversity of vegetation. Sustainable drainage systems
can be used in areas both representative and intimate.
Presented examples of a comprehensive solutions,
cover the entire city and the smaller, integrated
landscape units.
References
[1] Kowalewski Z.: Realizacja programów rozwoju
małej retencji w Polsce w latach 1997-2003, Zeszyty
Naukowe AR we Wrocławiu. Inżynieria Środowiska,
13, 502 (2004), pp. 195-210.
[2] The World Bank website providing current data in
different economic and geographical issues http://
data.worldbank.org/indicator/AG.LND.PRCP.MM
accessed 10/03/2016.
[3] Mrozik K., Przybyła C.: Mała retencja w planowaniu
przestrzennym, Prodruk, Poznań 2013, <http://www1.
up.poznan.pl/imksig/wp-content/uploads/2014/06/
Mrozik.pdf> [dostęp 14/01/2016].
[4] Mioduszewski W.: Small (natural) water retention in
rural areas, Journal of Water and Land Development,
20 (2014), pp. 19–29.
[5] Bielakowska W.: Retencjonowanie wód – mała retencja
wodna,
<http://archiwum.ekoportal.gov.pl/prawo_
dokumenty_strategiczne/ochrona_srodowiska_w_
polsce_zagadnienia/Woda/retencja_wodna.html#_
Retencja23> [accessed 14/01/2016].
[6] Mioduszewski W.: Kształtowanie i wykorzystanie
zasobów wodnych w krajobrazie rolniczym, Woda
Środowisko Obszary Wiejskie, 18 Woda w krajobrazie
rolniczym, Mioduszewski W. (red). IMUZ. Falenty,
2006, s. 11-28.
[7] Koseoglu N., Moran D.: Review of Current Knowledge.
Demystifying Natural Water Retention Measures
(NWRM), Foundation of Water Research, Marlow,
Bucks, UK 2014, p. 3.
[8]Vaughn K.J., Porensky L.M., Wilkerson M.L.,
Balachowski J., Peffer E., Riginos C. and Young T. P.:
Restoration Ecology, Nature Education Knowledge 3
(10), 2010.
[9]Chełmicki W.: Woda. Zasoby, degradacja, ochrona.
Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2001.
[10]Meier N.: Water retention landscape techniques
for farm and garden, 2013, permaculturenews.org
accessed 14/01/2016.
[11] Kornaś J., Medwecka-Kornaś A.: Geografia roślin.
Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2002.
[12]Kozłowska E.: Proekologiczne gospodarowanie
wodą opadową w aspekcie architektury krajobrazu,
Współczesne problemy architektury krajobrazu,
Wrocław 2008.
[13]Film presenting Sepp Holzer’s farm <https://www.
youtube.com/watch?v=Bw7mQZHfFVE> [accessed
14/01/2016].
[14]Soleil S.: A recipe for a Hugelkultur raised bed, 2012,
<permaculturenews.org> [accessed 14/01/2016].
[15]Grzyś E.: Mała retencja na obszarach wiejskich,
Fundacja Ekologiczna „Zielona Akcja” w Legnicy,
2015, <http://www.dodr.pl/III/4/1/3/7/rola_zadrzewien.
pdf> [accessed 14/01/2016].
[16]Beetle banks, rspb, <https://www.rspb.org.uk/
Images/Beetle%20banks_tcm9-133200.pdf> [accessed
14/01/2016].
[17]Neighborhood’s description on the e-publishing
concerning innovative realizations <http://www.earchitect.co.uk/stuttgart/arkadien-winnenden>
[accessed 20/02/2016].
[18]Arkadien neighborhood’s description, <http://
inhabitat.com/arkadien-winnenden-is-a-familyearth-friendly-eco-village-near-stuttgart-germany>
[accessed 4/04/2016].
[19]Austin G. Case study and sustainability assessment of
Bo01, Malmö, Sweden, <http://www.collegepublishing.
us/jgb/samples/JGB_V8N3_a02_Austin.pdf>
[accessed 14/01/2016].
[20]Housing Bo01 description, <http://www.architravel.
com/architravel/news/use-of-sud-elements-at-westernharbour-in-malmo-sweden> [accessed 4/04/2016].
45
Magdalena Wojnowska-Heciak, Anna Janus
Magdalena Wojnowska-Heciak
Anna Janus
Rozwiązania krajobrazowe w małej retencji
1. Wprowadzenie
Polska jest często „Egiptem Europy” i w pełni zasługuje na ten tytuł. Biorąc pod uwagę średni roczny opad,
klasyfikuje się jako jeden z najbardziej suchych regionów Europy. Prawie 20% terytorium Polski charakteryzuje się mniejszym średnim opadem rocznym niż 500
mm. Dla porównania średni opad w Niemczech wynosi
700 mm, w Austrii 1110 mm, w Szwecji 624 mm [1, 2].
Zagadnienie przyjaznych środowisku metod gospodarowania wodą opadową, szczególnie tych eksperymentalnych rozwiązań, nadal nie jest zbadane. Praca
ma na celu przedstawienie oryginalnych, szytych na
miarę dla każdej lokalizacji rozwiązań, które posłużyć mogą jako inspiracje w dalszych badaniach [3].
2. Definicje
Mała retencja w Polsce została zainicjowana
w 1995 roku. Od lat 60. termin ten jest używany wyłącznie w Polsce i pozostaje nieznany w innych krajach. Za granicą stosowane jest hasło „zwiększania
naturalnej retencji” [4]. Mała retencja odnosi się do
pojemności równej 5 mln m3, powyżej tej wartości
używany jest termin „dużej retencji” [5].
Środki naturalnej retencji wody3 (ang. Natural Water Retention Measures – NWRM) można zdefiniować jako środki, których celem jest ochrona naturalnych możliwości retencyjnych przez odtwarzanie
naturalnych cech terenów podmokłych, rzek, terenów
zalewowych i zwiększanie możliwości retencyjnych
gleby oraz uzupełnianie zasobów wód podziemnych
[7]. Komisja Europejska [2012] oraz Vaughn [8]
NWTM określają mianem technik interwencyjnych
związanych z ekosystemami wodnymi, mających odtworzyć naturalne zdolności adaptacyjne przyrody.
Głównym zadaniem w ramach gospodarowania wodą
jest taka regulacja odpływu wody, by ekstremalne zjawiska hydrologiczne, takie jak powodzie, susze, pustynnienie były minimalizowane przez zwiększanie
zdolności retencyjnych obszarów. Można wyróżnić
dwie grupy takich środków: 1) środki polegające na
przywracaniu/odbudowie (np. rzeki, bagna) oraz 2)
3
tłumaczenie własne
46
zmiana gospodarowania w użytkowaniu ziemią (dotyczy rolnictwa, leśnictwa) [8].
W skali urbanistycznej wymienić można przykłady
NWRM, takie jak: Continuous Cover Forestry (CCF)
– 3 krajowe sieci w północnej i zachodniej Kumbrii
(hrabstwo w Anglii); lasy łęgowe – The Caledonian
Forest w Szkocji; zalesianie terenów pagórkowatych
i górzystych przy zlewniach zbiorników w regionach
śródziemnomorskich – Sierra Espuna oraz eksperymentalne odtworzenie lasu ”El Picarcho” w Murcji,
(Hiszpania); pasy buforowe – wenecka laguna i łęgowy pas we Włoszech; zwyczaje uprawy roślin – stosowanie roślin o głębokim systemie korzeniowym,
płodozmian, uprawa wstęgowa, uprawa współrzędna,
wczesny wysiew, łąki – łąki w Durham, Weald meadows project, tradycyjnie tarasowanie – w suchym
klimacie śródziemnomorskim tradycyjny krajobraz
rolny – Katalonia, miasteczko Cadaques – winnice,
plantacje drzew oliwnych, dębu korkowego, zielone
cieki wodne (Grassed Water Ways GWWs) – eksperymentalne gospodarstwo zlokalizowane 40 km
na północ od Monachium, uprawa ograniczona/orka
wstępna – kilka północnych regionów Chin, żywopłoty i beetle banks (ok. dwumetrowej szerokości
pas obsiany trawą lub bylinami, który przecina duże
pola uprawne), SUDS – zrównoważony system drenażu – szereg przykładów z bazy danych susDrain,
obszary bagienne – Neusiedlersee w Austrii, Norfolk
i Suffolk Broads, UK, tereny zalewowe – the Val de
Charente w płd-zach. Francji, torfowiska – Humberhead Peatlands w Anglii, baseny i jeziora w zlewniach
u zbiegu rzek – Kaiserstuhl, remeandrowanie, przywracanie pływu i czasowych dopływów rzek oraz
koryt rzek, rewitalizacja wód płynących, ponowne
łączenie cieków – remeandorwanie strumienia Merdereau w Sorigny, Francja, Bear Brook i River Cole
w Anglii, poldery – Traeth Mawr i Sunk Islands w UK,
naturalna stabilizacja brzegów – rzeka Ebro w Hiszpanii, Dunaj w Austrii, rzeka Piavre we Włoszech [7].
3. Narzędzia
Rośliny o palowym systemie korzeniowym posiadają zdolność gromadzenia wody i przetrwania okresów
LANDSCAPE SOLUTIONS FOR SMALL RETENTION
suszy, a także dostarczają wodę roślinom, które rosną
wokół nich, przykładem może być Ensete ventricosum
(etiopski bananowiec) – energetyczna roślina o włóknistej budowie. Roślina magazynuje CO2. Badania
pokazały, że system korzeniowy potrafi magazynować
pięć razy więcej CO2 niż dotychczas sądzono [10, 11].
Sepp Holzer [13] używa kamieni, by zatrzymać wodę
i stworzyć mikroklimat. Stosowanie kamieni pozwala
przetrwać w danym stanowisku roślinom, które nie
występują w środowisku naturalnym. Układa on duże
kamienie, wokół drzew, by przechwytywały ciepło,
a następnie oddawały roślinie. Odpowiednio rozkładając kamienie, potrafi wytworzyć efekt chłodzenia, by
zatrzymać wilgoć i spowodować kondensację wody,
by działało to jako naturalny system nawodnienia kropelkowego. Gleba pod kamieniami pozostaje wilgotna
i zamieszkuje ją wiele gatunków owadów. Skały położone obok roślin pozwalają regulować temperaturę
wokół. Wyjaśnia on, że tylko kiedy gleba jest chłodniejsza, a roślinność daje cień, pojawia się woda [10].
Hugelkultur w języku niemieckim to rozumiana dosłownie kultura kopców. Polega na kopaniu głębokich
dołów, wykładaniu ich kłodami lub innymi drewnianymi pozostałościami i zasypywaniu glebą, a następnie
sadzeniu na tym innych roślin, w tym drzew. W miarę
gdy drewno pod ziemią się rozkłada, w glebie pojawiają się cenne składniki pokarmowe, działa to również
jako gąbka, wchłaniająca szybko wodę opadową, a następnie w okresach suchych powoli oddająca tę wodę
do gleby. Rośliny hodowane w ten sposób nie wymagają dodatkowego nawodnienia [10]. Szczególnie dobrze
na podniesionych lekko rabatach wykonanych zgodnie
z tą techniką rosną ogórki i kabaczki [14].
Zadrzewienia śródpolne pełnią szereg istotnych
funkcji m.in. wiatrochronnych i retencyjnych, które
przekładają się na zwiększenie plonów. Ocenia się,
ż̇e obecność zadrzewień zwiększa plony zbóż średnio
5-20%, buraków cukrowych o 5-10%, a ziemniaków
nawet o 20% [15]. Żywopłoty w Wielkiej Brytani sadzone często wzdłuż granic działki również zmniejszają odpływ wody [10]. Beetle banks, czyli nieuprawiane pasy pola są domem dla wielu owadów,
ptaków (skowronek, potrzeszcz) i małych ssaków na
terenach wiejskich [16], a dodatkowo minimalizują
odpływ wody, erozję gleby, redukują zanieczyszczenie i zwiększają bioróżnorodność krajobrazu [10].
4. Studium przypadków
4.1. Osiedle Arkadien Winnenden w Stuttgarcie – Niemcy
Osiedle Arkadien Winnenden położone na obrzeżach Stuttgartu to przykład doskonałej rewitalizacji
terenu poprzemysłowego w myśl zasad zrównoważonego rozwoju i przeciwdziałania zmianom klimatycznym. Niemiecka pracownia Atelier Dreiseitl,
przy współpracy z grupą architektów, zaprojektowała
ekologiczną, przyjazną mieszkańcom przestrzeń do
życia, wypoczynku i rekreacji.
Osiedle cechuje zagęszczona zabudowa oraz rozbudowany system wodny. Budynki na terenie osiedla są energooszczędne i wykonane z ekologicznych
materiałów. Część zabudowy pokrywa system zielonych dachów, na innych wykorzystywane są zaś panele słoneczne. Ruch kołowy został ograniczony do
minimum, a standardowe miejsca postojowe pokryto
nawierzchnią trawiastą. Większość nawierzchni pieszych wykonano natomiast z materiałów przepuszczalnych, minimalizując spływ powierzchniowy.
Centrum osiedla stanowią tereny zieleni ze zbiornikiem wodnym. Odtworzono również znajdujący się
na obrzeżach potok. Na terenie osiedla zastosowano
szereg rozwiązań gospodarowania wodą opadową:
zielone dachy, stawy, muldy chłonne, zagłębienia terenu. W przypadku wysokich stanów wody opadowej
część terenu osiedla wykorzystuje się jako teren retencyjny. Woda deszczowa gromadzona jest w stworzonych na łące nieckach retencyjnych, a stamtąd
spływa do odbudowanego koryta potoku. W porach
suchych tereny te wykorzystywane są jako miejsca
rekreacyjne i place zabaw dla dzieci.
Zastosowane rozwiązania na terenie osiedla z zakresu gospodarowania wodą, jak również przepuszczalne nawierzchnie znacząco zminimalizowały
spływ powierzchniowy oraz ryzyko lokalnych podtopień. Zmniejszono ilość wody odprowadzanej do
systemu kanalizacji jak również znacząco poprawiono jakość odprowadzanej wody [17].
4.2. Housing Bo01, Malmö – Szwecja
Osiedle zajmuje obszar 25 ha i zostało zrealizowane
w latach 2001-2006. Podstawowe założenia obejmują
zrównoważone budownictwo, wykorzystanie materiałów z recyklingu, recyklingu materiałów wtórnych
oraz zastosowanie odnawialnych źródeł energii dla
funkcjonowania jednostki. Jednym z ważniejszych
elementów jest również system zarządzania wodą
opadową. Roczny średni opad w tej części Szwecji
wynosi 700-800 mm.
Koncepcja zarządzania wodą opadową opiera się
na ograniczeniu spływu powierzchniowego i odciążeniu systemu kanalizacji. Woda jest pochłaniana
przez liczne powierzchnie zielonych dachów, które
jednocześnie służą jako przestrzeń rekreacyjna. Dre47
Magdalena Wojnowska-Heciak, Anna Janus
naż wody z budynków opiera się na spływie grawitacyjnym. W tym celu odpowiednio uformowano
topografię terenu. Dodatkowo zaprojektowano liczne
stawy i rowy filtracyjne oraz zastosowano nawierzchnie wodoprzepuszczalne na terenie osiedla [19].
Istotną rolę odgrywa główny zbiornik, który niejako
znajduje się poza terenem zabudowanym. Został on
obsadzony roślinnością wodną, wyposażony w równego typu elementy małej architektury, w tym mostki, platformy, siedziska i rzeźby, których celem jest
podkreślenie walorów estetycznych krajobrazu naturalnego. Kanały, którymi prowadzona jest woda do
zbiornika, również mają charakter dekoracyjny [12].
Osiedle Bo01 ma znacznie wyższy wskaźnik terenów zieleni, niż można by przypuszczać. Woda odprowadzana kanałami na powierzchni prowadzi do systemu oczyszczającego. Z oczyszczalni ta sama woda
jest prowadzona do systemu nawadniania ogródków.
W związku z tym podlega ona nieustannemu procesowi uzdatniania i służy jako widoczny element estetyczny i przyrodniczy na terenie osiedla. Należy
zaznaczyć, że w Bo01 przewidziano niski wskaźnik
powierzchni parkingów (0,7 miejsc na mieszkanie)
i ulic, które są głównym źródłem zanieczyszczeń
wody i wymagają skomplikowanych procesów jej
48
uzdatniania. Woda spływająca z chodników jest
znacznie bardziej czysta niż ta z ciągów przeznaczonych pod komunikację samochodową [19].
5. Dyskusja i wnioski
Opisane przykłady ilustrują tendencje powrotu do
rozwiązań krajobrazowych w retencjonowaniu wody
opadowej oraz przywracanie w tym celu naturalnych
ekosystemów wodnych. Rozwiązania krajobrazowe
stosowane są często jako element szerszej strategii
uwzględniającej zagadnienia hydrologiczne, społeczne i ekonomiczne. Wymagają też współpracy pomiędzy mieszkańcami danego osiedla a administracją
miasta. Projektant często pełni rolę koordynatora
całego procesu, począwszy od projektu do realizacji.
Stosowanie metod przyjaznych środowisku coraz
częściej pojawia się w krajobrazie miasta. Poza funkcją estetyczną, pełnią one role urządzeń, które rozdysponowują, gromadzą i infiltrują wodę opadową,
wzbogacając krajobraz zakładanych współcześnie
osiedli i zwiększając bioróżnorodność gatunkową.
Zaprezentowane w artykule rozwiązania mogą być
stosowane zarówno w skali miasta, jak i tylko jego
fragmentu.